Vi spiego tutto Fap e Dpf, rivolto soprattutto per coloro che non ne sono a piena conoscenza..
Il filtro attivo antiparticolato (FAP) è un dispositivo introdotto a partire dal 2000 dal gruppo PSA Peugeot- Citroen per ridurre le emissioni di particolato (PM10) dai gas di scarico dei motori diesel. Il particolato è composto da particelle di fuliggine (residui carboniosi prodotti durante la combustione) delle dimensioni di 20-30 micron (1 micron =1 millesimo di mm) che inglobano particelle più piccole di idrocarburi aromatici policiclici (PAH) e composti dello zolfo incombusti. Sono i depositi incombusti di HC, l'acido solforico (H2SO4) e l'acido solforoso (H2SO3) che rendono nocivo il particolato.
*La tecnologia FAP, adottata attualmente da Peugeot/Citroen, Volvo, Ford, Toyota, prevede la miscelazione al gasolio di un additivo catalizzatore: il biossido di cerio (CeO2) allo stato liquido, la cosiddetta "cerina", al fine di creare agglomerati più grossi che possono essere bloccati dall'elemento filtrante.
*La "cerina" è contenuta in uno specifico serbatoio da 5 litri posto accanto a quello del gasolio e la miscelazione, tramite pompa elettrica, avviene in automatico e nella corretta percentuale ad ogni rifornimento di carburante (il segnale è fornito dal galleggiante del livello gasolio). La taratura limite per ottenere la miscelazione di cerina prevede una immissione di almeno 7 litri di gasolio nel serbatoio.
*L'ossido di cerio è tossico e per evitare, per quanto possibile, l'inalazione e il contatto con l'organismo, viene fornito alle concessionarie in sacche di materiale plastico morbido da 5 litri o da 1 litro, dotate di innesto rapido al relativo serbatoio. Il tutto va effettuato con guanti monouso e mascherina a carboni attivi.
*Il biossido di cerio, che svolge la funzione di catalizzatore metallico, provoca inoltre una diminuzione del punto di infiammabilità del particolato, portandolo a circa 450°C. Come vedremo più avanti, la tecnologia DPF (senza additivo) prevede invece una temperatura di combustione del particolato più elevata (circa 600- 650°C). Nella fase di "rigenerazione" si ottiene la combustione periodica dei depositi di agglomerati intrappolati nel filtro, riducendoli in dimensioni dell'ordine di 3,5 - 1,5 micron; queste nanoparticelle (pericolosissime per la salute) vengono poi espulse dallo scarico.
E' quindi un errore ritenere che il particolato venga totalmente eliminato con tale processo: la quantità di polveri misurabile con gli attuali strumenti viene solo in parte ridotta. Una buona percentuale viene trasformata in nanoparticelle volatili ancora più piccole che sfuggono agli strumenti di monitoraggio. In un futuro non molto lontano potrebbero esserci gravi patologie.. soprattutto per il feto!. L'aumento di temperatura necessaria alla combustione del particolato all'interno del FAP è ottenuto rendendo più caldi i gas di scarico che arrivano al filtro (nella marcia in città la temperatura dei gas di scarico è normalmente di appena 150°C). Questo viene ottenuto prolungando la combustione del gasolio ben oltre il punto morto superiore del pistone tramite una o due post- iniezioni. Inoltre, si può bypassare l'intercooler (scambiatore di calore per raffreddare l'aria compressa in arrivo dal turbo) così da ottenere aria più calda in camera di combustione. tali artifici si traducono in un aumento del consumo di carburante (in certi casi può raddoppiare!) e in un lieve calo di prestazioni, sia pure limitati alla durata della fase di rigenerazione. Tuttavia, queste controindicazioni non possono essere trascurate nel quadro complessivo dei costi di gestione del veicolo, considerando la notevole frequenza media prevista per la rigenerazione del filtro antiparticolato.
La fase di rigenerazione è controllata dalla differenza di pressione registrata dai due sensori posti in entrata e in uscita del FAP: con l'intasarsi progressivo del filtro, il salto di pressione aumenta finché il modulo di gestione elettronico del filtro non legge il valore limite di "rigenerazione". Questa dovrebbe avvenire, a secondo delle condizioni di uso del veicolo, ogni 300-1000 km (10-15 ore di funzionamento), durante i percorsi extraurbani a velocità di almeno 90 km/h per un tempo di circa 10 - 20 minuti. Si sono anche verificati casi di rigenerazione dopo una percorrenza di appena un centinaio di Km.
Come già accennato, la principale differenza del DPF rispetto al FAP è l'assenza della cerina in funzione di catalizzatore atto a diminuire la temperatura di rigenerazione. La tecnologia DPF, ritenuta più sicura e meno onerosa per l'utente, è stata adottata da molte Case automobilistiche tra le quali citiamo BMW, Audi, Jaguar, Mercedes, Mazda, Fiat, Opel.
Nel DPF sono quindi necessarie temperature più elevate (circa 600-650°C) per la fase di rigenerazione (tuttavia, nella pratica, all'interno del DPF si possono raggiungere, in situazioni limite, anche 1000°C). Le strategie per aumentare la temperatura dei gas di scarico sono analoghe a quelle già esaminate per il FAP; una seconda post-iniezione ritardata prolunga la combustione nel collettore di scarico, fino al catalizzatore. Inoltre si possono adottare altri provvedimenti come, ad esempio, il blocco della valvola EGR, la chiusura parziale della farfalla dell'aria aspirata (si riduce così notevolmente la pressione di sovralimentazione e si aumenta il carico motore), la chiusura delle palette a geometria variabile del turbocompressore (minima trasmissione del calore dei gas di scarico alle turbine).
L'assenza della cerina crea un minore accumulo di cenere nel filtro e ciò è un grosso vantaggio pratico ed economico poiché evita di dover sostituire il DPF alle scadenze chilometriche previste invece per il FAP. Tuttavia, l'accumulo nel tempo di ceneri ineliminabili può ridurre l'efficienza del DPF al punto da rendere necessaria la sua sostituzione a percorrenze molto elevate.
Resta peraltro da chiarire se il biossido di cerio espulso, sia pure in minime quantità, dallo scarico (ma il tutto va moltiplicato per il numero dei veicoli circolanti), possa avere effetti dannosi a lungo termine per la nostra salute, acclarata la sua tossicità.
Sarebbe un ulteriore caso di "rimedio" peggiore del male, come lo è stato l'introduzione del benzene (cancerogeno) al posto del piombo tetraetile.
E' interessante rilevare che nel DPF avviene anche la rigenerazione "passiva" che si verifica quando il veicolo viene guidato ad alta velocità e la temperatura del filtro raggiunge circa i 250°C. In questo caso il modulo di controllo del DPF non interviene.
Un altro aspetto trascurato (volutamente?) del funzionamento dei filtri antiparticolato riguarda l'aumento di emissione di CO2. Infatti tale gas viene prodotto dalla combustione del particolato secondo la reazione:
C+O2 = CO2
Un altro effetto (positivo) che si verifica nel DPF e nei filtri aftermarket è lo sfruttamento del biossido d'azoto come ossidante per il carbonio (particolato), ottenendo anidride carbonica e ossido d'azoto:
NO2+ C= NO+CO2
La CO2 non è un gas tossico (viene prodotta industrialmente in grandi quantità per svariati scopi e la ingeriamo continuamente con le bevande gassate e i vini spumanti), ma è ad effetto serra ed in base al protocollo di Kyoto, la sua produzione derivante da attività controllate dall'uomo, deve essere di molto ridotta entro il 2012.
Altra stridente contraddizione...
Tutto questo solo per investimenti economici.
Buona giornata
Netsky
